CN101920142A

CN101920142A - 碳化硅高温陶瓷过滤管及其制备方法

Info

Publication number: CN101920142A
Application number: CN 201010297960
Authority: CN
Inventors: 陈学江; 薛友祥; 李拯; 李小勇; 赵世凯; 巩玉贤; 焦光磊; 梁之会; 白守金; 李宪景
Original assignee: Sinoma Advanced Materials Co Ltd; Shandong Industrial Ceramics Research and Design Institute Co Ltd
Current assignee: Sinoma Advanced Materials Co Ltd; Shandong Industrial Ceramics Research and Design Institute Co Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: CN101920142B

Abstract

本发明涉及一种碳化硅高温陶瓷过滤管及其制备方法，碳化硅高温陶瓷过滤管用于高温气体过滤除尘，碳化硅高温陶瓷过滤管长度为1500—3000mm，平均孔径40—120μm，气孔率30—60%，抗压强度50-80MPa，抗热震性1000℃-20℃冷空气10次不裂，产品尺寸大，密度均匀，强度较高，热稳定性和透气率好。制备方法依次包括配料、成型和烧成，其特征在于成型采用等静压成型，成型压力控制为40—150MPa，烧成温度控制为1250—1450℃，保温时间2-3小时，科学合理、简便易行、能够保证产品性能。

Description

碳化硅高温陶瓷过滤管及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种碳化硅高温陶瓷过滤管及其制备方法，碳化硅高温陶瓷过滤管用于高温气体过滤除尘。

背景技术

近年来洁净煤技术以及新能源材料发展和国家节能、减排政策实施，对高温、高压气体领域的粒子（烟、尘）净化技术的要求愈来愈高。陶瓷高温、高压过滤技术作为近二十年来国际最主要发展的高温、高压气体领域热气体粒子净化技术，也是二十一世纪国际发展和实施洁净煤计划的关键技术。由于碳化硅多孔陶瓷材料具有良好的耐高温和耐化学腐蚀性且强度高、热震稳定性好、过滤精度高、使用寿命长等特点,用作高温除尘装置的过滤元件,是其它过滤材质所不可替代的。对高温过滤装置来讲,单位过滤面积的过滤元件数量愈少,则过滤元件的密封性能愈可靠,与其相关的高温附件(高温喷嘴等)愈少,单位面积的过滤设备成本愈低,因此过滤元件的大尺寸化是工业化推广的前提。而目前多孔陶瓷一般采用热浇注、注浆、挤出、捣打、凝胶注模等工艺成型：如专利ZL20040023972.9涉及一种陶瓷纤维复合膜多孔陶瓷过滤元件，其是以堇青石骨料、高温结合剂、增孔剂和陶瓷纤维、结合剂、耐火骨料配置而成，采用热浇注成型方式制得多孔陶瓷产品；专利ZL01126499.3涉及一种碳化硅多孔陶瓷的制备方法，其特征是碳化硅为骨料，以长石、粘土组成的低共熔混合物为结合剂，活性炭和其它有机物作为成孔剂材料，通过注浆成型获得具有较高气孔率和一定孔径尺寸的多孔陶瓷材料；专利ZL200710025877.6涉及一种低温烧成多孔陶瓷支撑体的制备方法，将湿化学法制备超细粉体工艺的中间产物——超细晶核颗粒悬浮液作为烧结促进剂添加到陶瓷粉体骨料中，经混合、真空炼泥、陈腐、挤出成型、烘干和烧结工序，在1100-1500 ℃下烧结形成多孔陶瓷支撑体。由于成型工艺和成型设备的限制，使得以上成型方式制得的多孔陶瓷产品规格尺寸受到很大制约，只能制作规格较小的产品，并且半机械化作业、生产效率低，产品均一性差、规整度差；烧成工序能耗大且产生大量有害气体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳化硅高温陶瓷过滤管，尺寸大，密度均匀，强度较高，热稳定性和透气率好。

本发明同时提供了科学合理、简便易行、能够保证产品性能的制备方法。

本发明所述的碳化硅高温陶瓷过滤管，长度为1500—3000mm，平均孔径40—120μm，气孔率30—60%，抗压强度50-80Mpa，抗热震性1000℃-20℃冷空气10次不裂。

科学合理、简便易行、能够保证产品性能的制备方法如下：

依次包括配料、成型和烧成，其中成型优选采用等静压成型，成型压力控制为40—150MPa。

烧成温度控制为1250—1450℃，保温时间2-3小时。

配料重量百分组成为：

粒度为50—600微米的碳化硅骨料 60—90%

高温结合剂 10—40%

外加增孔剂：

木炭粉 1—10％

酚醛树脂 0.5—15%。

其中，高温结合剂的重量百分组成为：滑石5-40%、耐火粘土10-50%、钾长石10-60%、氧化铝1-20%，混合后过300目筛备用。耐火粘土有景德镇高岭村高岭土、大同土、苏州土和陕西上店土等，滑石有山东掖南滑石、山西太原滑石和四川滑石等，钾长石有辽宁海城长石和内蒙古包头长石等。

配料中，首先将滑石、耐火粘土、钾长石和氧化铝混合制得高温结合剂，再将将骨料、高温结合剂和增孔剂混合均匀，陈腐24—48小时，过12-20目筛作成型备用。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）高温结合剂既可提高成型坯体的强度，又可在高温下产生化学反应，提高制品结合强度。

（2）采用等静压成型工艺，在其烧成时，无需在低温阶段排蜡、聚乙烯醇等有机物，避免了因排有机物而使制品的变形及不规整性，酚醛树脂会在低温阶段逐步氧化变为炭，高温阶段燃烧排尽，并形成孔洞，增加产品气孔率，等静压多孔陶瓷制品可以快速烧成，大大降低烧成时间，减少烧成能耗。

（3）采用等静压成型，可制备大尺寸的陶瓷管坯，密度均匀，强度较高、规整度好，坯体易于干燥，不变形，并且工艺简单，机械化作业，生产效率高，易于规模化生产。

（4）本发明制备方法科学合理，简便易行，能够保证产品性能。

（5）本发明碳化硅高温陶瓷过滤管，尺寸大，长度为1500—3000mm，密度均匀，强度较高，热稳定性和透气率等性能好。

本发明碳化硅高温陶瓷过滤管可以为简单的直管式结构，也可以是带有法兰的烛式管结构，还可以是上有法兰下有定位孔的烛式管结构，也适宜于制作其它形状的陶瓷过滤元件，可用于各种高温气体的过滤除尘。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例所用原料化学重量百分组成见表1。

表1、实施例所用原料化学重量百分组成表

	A1₂O₃	SiO₂	MgO	CaO	K₂O	Na₂O	Fe₂O₃	TiO₂	烧失
										耐火粘土	36.55	47,21	0.11	0.28	1.97	0.35	0.79	0.18	12.93
滑石	1.53	60.02	32.15	0.40	-	0.04	0.38	0.11	5.67
										钾长石	18.25	65.53	-	0.63	11.91	2.51	0.38	-	0.69

其它用料为工业纯。

实施例1

本发明所述的高温碳化硅陶瓷过滤管，其配料重量百分组成为：粒径为80-100微米碳化硅72%，高温结合剂28%；外加增孔剂：木炭12%，酚醛树脂2%。

其中高温结合剂重量百分组成为：滑石20%，耐火粘土32%，钾长石40%，氧化铝 8%，混合后备用。

制备方法：将骨料、高温结合剂、增孔剂混合均匀，陈腐24小时，过16目筛作成型备用。将陈腐好的配料装入模具，并放入等静压机内加压成型，成型压力为125MPa,成型完毕后取出模具，将产品脱模后得素坯，素坯自然干燥后得到半成品。将半成品装入窑车，产品采用吊烧方式，烧成温度1280℃，保温时间2.5小时，制得产品为φ60×1520mm碳化硅陶瓷过滤管。

产品性能：气孔率：46.8% ，平均孔径： 53 微米，抗压强度：63.3MPa，膨胀系数5.0×10^-9/K，抗热震性：1000℃—20℃冷空气10次不裂纹。

实施例2

本发明所述的高温碳化硅陶瓷过滤管，其配料重量百分组成为：粒径为100-150微米碳化硅75%，高温结合剂25%；外加增孔剂：木炭10%，酚醛树脂1.5%。

其中高温结合剂重量百分组成为：滑石23%，耐火粘土35%，钾长石30%，氧化铝 12%，混合后备用。

制作方法，成型压力为100MPa，烧成温度1330℃，保温时间3小时，其它同实施例1，制得产品为φ60×2020mm碳化硅陶瓷过滤管。

产品性能：气孔率：42.2% ，平均孔径： 79 微米，抗压强度：64.5MPa，抗热震性：1000℃—20℃冷空气10次不裂。

实施例3

本发明所述的高温碳化硅陶瓷过滤管，其配料重量百分组成为：粒径为200-300微米碳化硅78%，高温结合剂22%；外加增孔剂：木炭8%，酚醛树脂1%。

其中高温结合剂配料重量百分组成为：滑石22%，耐火粘土32%，钾长石35%，氧化铝 11%，混合后备用；

制备方法：成型压力为75MPa，烧成温度1370℃，保温时间2.2小时，其它同实施例1。制得产品为φ60×2000mm碳化硅陶瓷过滤管。

产品性能：气孔率：48.9% ，平均孔径： 85 微米，抗热震性：1000℃—20℃冷空气12次不裂。

实施例4

本发明所述的高温碳化硅陶瓷过滤管，其配料重量百分组成为：粒径为350-450微米碳化硅80%，高温结合剂20%；外加增孔剂：木炭8%，酚醛树脂1%。

其中高温结合剂配料重量百分组成为：滑石18%，耐火粘土37%，钾长石30%，氧化铝 15%，混合后备用；

制备方法：成型压力为60MPa，烧成温度1400℃，保温时间2.8小时，其它同实施例1。制得产品为φ60×2500mm碳化硅陶瓷过滤管。

产品性能：气孔率：42.2% ，平均孔径： 97.5 微米，抗压强度：54.2MPa，抗热震性1000℃-20℃冷空气10次不裂。

实施例5

本发明所述的高温碳化硅陶瓷过滤管，其配料重量百分组成为：粒径为450-550微米碳化硅84%，高温结合剂16%；外加增孔剂：木炭6%，酚醛树脂0.8%。

其中高温结合剂配料重量百分组成为：滑石15%，耐火粘土42%，钾长石27%，氧化铝 16%，混合后备用；

制备方法：成型压力为60MPa，烧成温度1410℃，保温时间2小时，其它同实施例1。制得产品为φ60×2200mm碳化硅陶瓷过滤管。

产品性能：气孔率：50.2% ，平均孔径： 107 微米，抗压强度：55.9MPa，抗热震性：1000℃—20℃冷空气11次不裂，膨胀系数5.0×10^-9/K。

Claims

1. 一种碳化硅高温陶瓷过滤管，其特征在于长度为1500—3000mm，平均孔径40—120μm，气孔率30—60%，抗压强度50-80Mpa，抗热震性1000℃-20℃冷空气10次不裂。

2.一种权利要求1所述的碳化硅高温陶瓷过滤管的制备方法，依次包括配料、成型和烧成，其特征在于成型采用等静压成型，成型压力控制为40—150MPa。

3.根据权利要求2所述的碳化硅高温陶瓷过滤管的制备方法，其特征在于烧成温度控制为1250—1450℃，保温时间2-3小时。

4.根据权利要求2或3所述的碳化硅高温陶瓷过滤管的制备方法，其特征在于配料重量百分组成为：

粒度为50—600微米的碳化硅骨料 60—90%

高温结合剂 10—40%

外加增孔剂：

木炭粉 1—10％

酚醛树脂 0.5—15%。

5.根据权利要求4所述的碳化硅高温陶瓷过滤管的制备方法，其特征在于高温结合剂的重量百分组成为：滑石5-40%、耐火粘土10-50%、钾长石10-60%、氧化铝1-20%。

6.根据权利要求5所述的碳化硅高温陶瓷过滤管的制备方法，其特征在于配料中，首先将滑石、耐火粘土、钾长石和氧化铝混合制得高温结合剂，再将将骨料、高温结合剂和增孔剂混合均匀，陈腐24—48小时，过12-20目筛作成型备用。